东亚-澳洲季风环流相互作用及与海洋性大陆区域气候异常的联系

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuzhiwei00
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
澳洲冬季风与东亚夏季风活动异常与海洋性大陆区域气候变动存在密切联系。本文主要利用NCEP/NCAR及ERA-40再分析资料、Hadley中心海温资料、CMAP降水资料等,系统地研究了北半球夏季时(6-8月)海洋性大陆(MC)区域在东亚夏季风和澳洲冬季风相互作用中角色,探讨了其连接机制及与气候异常和热带海洋年际信号的可能联系;并利用区域气候模式(Reg CM4.6)模拟了海洋性大陆区域海陆地形分布对亚澳夏季风活动的影响。结果发现,东亚夏季风和澳洲冬季风系统可能存在一种同步变化的模态,海洋性大陆地区地形及气候变动在其中起到了重要的作用。得到以下主要结论:(1)通过定义东亚-澳洲季风联合指数IAAM,将东亚夏季风和澳洲冬季风作为整体进行研究。东亚-澳洲季风在1993年前后强度发生改变,由弱变强。当东亚-澳洲季风异常偏强时,澳洲北海岸出现显著海温冷异常,这与赤道异常东风导致下层冷海水涌升有关。赤道东风异常加强了对流层低层的澳大利亚高压和西太平洋副热带高压。而来自南太平洋辐合带和热带北太平洋的辐散气流也同样分别加强了澳洲上空和西北太平洋副热带上空的反气旋环流异常。加里曼丹岛附近的异常辐合气流将东亚夏季风和澳洲冬季风连接在一起。在东亚-澳洲季风强年,中国南部沿海以及日本南部降水增多,而降水不足的地区主要分布于热带西北太平洋以及热带东南印度洋地区。(2)在对ENSO和IOD信号进行滤除后,澳洲冬季风与东亚夏季风仍存在同步变化的规律。当东亚-澳洲季风异常偏强时,澳州北部和东北沿岸地区出现小范围海温冷异常,这与赤道异常东风导致下层冷海水涌升有关,通过Matsuno/Gill响应,导致澳洲异常反气旋的生成和加强。南海-西太平洋地区存在暖海温,这与850h Pa上反气旋环流异常控制下,海洋接收到更多的太阳辐射和暖海水辐聚有关。东亚夏季风和澳洲冬季风通过海洋性大陆区域的赤道东风异常和斜向垂直环流连接在一起。在东亚-澳洲季风强年,西太平洋至中国渤海和黄海区域以及澳洲北部降水减少,降水偏多区域多集中在海洋性大陆西部以及中国东南沿海。(3)海洋性大陆关键区域(KMC)的赤道纬向风异常变化在东亚夏季风和澳洲冬季风同步变化中起着重要作用。一方面,当赤道西太平洋异常冷却,出现高压下沉运动,赤道印度洋异常增暖,出现低压上升运动,并激发出东传的Kelvin波,从而使得KMC区域出现东风异常。另一方面在西太平洋赤道海温负异常,可通过Gill型响应,在西北太平洋热带地区和SPCZ区域激发出反气旋环流异常,该异常反气旋环流在KMC区域发生侧向耦合,进一步加强了赤道东风异常。由于赤道东风异常增强了赤道附近南半球一侧正涡度和北半球一侧的负涡度,从而加强了澳洲反气旋和西太平洋副热带反气旋,使得澳洲冬季风与东亚夏季风同步增强。由于菲律宾附近异常反气旋扰动的存在,利于通过P-J/EAP型遥相关影响东亚夏季风活动,造成了中国与日本等东亚地区气候异常。同时因澳洲反气旋环流异常,澳洲北部冬季气候受到了影响。(4)加里曼丹岛上空大气运动的散度异常对东亚-澳洲季风活动异常亦存在重要影响。当赤道两侧的西太平洋海温出现负异常时,西北太平洋和SPCZ至澳洲上空大气冷却,有利于西太平洋至南海地区异常反气旋及赤道以南至澳洲东北侧异常反气旋的维持,从而形成赤道东风异常,利于气流在加里曼丹岛附近辐合运动的维持。反过来,当加里曼丹岛异常辐合时,因斜向垂直环流异常,有利于西北太平洋热带地区和SPCZ区域反气旋环流异常的维持,从而利于西太平洋副热带高压和澳洲冷高压的增强,使澳洲冬季风和东亚夏季风同步异常变动。在加里曼丹岛异常辐合时,西北太平洋至SPCZ地区,降水偏少,气温偏低,印度洋至MC西部区域与澳洲地区降水偏多,气温偏高,而加里曼丹岛气温偏低。(5)北半球夏季东亚夏季风和澳洲冬季风环流变化与海洋性大陆区域地形高度和海陆分布有关。区域气候模式(Reg CM4.6)能够较好地模拟亚澳季风区的高低空环流形势,降水场和温度场等。当海洋性大陆地形高度为0时,西太平洋副热带高压和澳洲冷高压强度同时减弱,越赤道气流亦减弱,显示出较弱的东亚-澳洲季风。而当海洋性大陆区域无陆地存在时,在对流层低层,以赤道为对称轴,在南北太平洋和印度洋上空存在4个异常环流系统,两对环流系统在赤道地区发生耦合,在印度洋上形成赤道异常西风,在太平洋上形成赤道异常东风,加强了东亚夏季风和澳洲冬季风。这些结果有利于深刻认识MC区域气候异常在东亚夏季风和澳洲冬季风活动中的作用,为进一步研究亚澳季风活动异常的规律和形成机理提供一定线索。
其他文献
广西位于华南西部,地形复杂,具有独特的气候特征,是我国暴雨的多发地区,每年因暴雨引发的洪涝灾害给广西造成严重的经济损失和人员伤亡,目前在广西暴雨气候变化及其异常成因方面仍有很多重要问题还没有研究清楚,因此研究广西暴雨多尺度变化异常特征及其成因,加深对暴雨事件频发物理机制的认识,提高广西洪涝灾害预测水平以及防灾减灾非常重要。本文利用1961~2016年广西地面气象观测站逐日降水等资料,使用统计诊断方
云是地球系统中重要的组成部分,云和环境空气之间的湍流夹卷混合过程对云的宏微观物理特性、暖云降水形成过程以及气溶胶间接效应的评估都有显著影响。然而对该过程的理解还很有限,参数化方案还需要进一步改进。而且夹卷与云滴谱离散度的相互作用有待深入理解:一方面,夹卷混合机制对云滴谱离散度的影响还缺乏定量的分析,主导云滴谱离散度和夹卷率相关关系的物理机制和关键影响因子还不清楚;另一方面,离散度对夹卷混合机制的影
大气辐射传输在气候系统中起着至关重要的作用。然而,气候模式中的大气长波辐射过程参数化仍有改进的空间。为了改进气候模式中长波辐射过程参数化方案,本文主要从以下几个方面进行了研究:(1)首先,本文基于红外辐射不变性原理,提出了一种可求解多层垂直非均匀大气的红外辐射传输累加法,并建立了红外四流离散累加方案(δ-4DDA)和红外四流球谐累加方案(δ-4SDA),评估了两种四流方案的计算精度和运算效率,从而
本论文首先应用多个中等分辨率(水平格距10~50公里)区域气候模式进行了西北太平洋台风和中国东部极端降水在历史基准时期的模拟,在详细评估各区域气候模式对西北太平洋台风和中国东部极端降水模拟性能的基础上开展了未来预估。然后,针对所使用区域气候模式分辨率不够精细,对中小尺度天气系统造成的极端事件刻画能力不足等缺陷,从上述中等分辨率区域气候模式中选取了性能相对较好的模式,进一步嵌套更高分辨率的对流分辨尺
青藏高原是中国最大,世界上海拔最高、地形最复杂的高原,它在冬季为冷源夏季为热源的特点使得其对全球的气候变化及灾害性天气都起着至关重要的调制作用。而作为地球上一块隆起高地的下垫面,青藏高原积雪可以直接影响中对流层大气,使得与其有关的大气信号可以传播的更远,从而与全球各个地区的大气环流相互作用。本文着重利用卫星积雪资料,探讨了青藏高原积雪与北半球中高纬大气主模态的非平稳联系及物理机制。在进行高原积雪气
降水是地球水循环的主要驱动因子,其在气态、固态、液态间进行转换。通过与云、水汽、大气和海洋环流、土壤湿度以及地表反照率的耦合作用,大气降水深刻改变着地球能量平衡。地面观测降水量是最直接的降水观测资料,但台站大多位于低海拔地带,尤其对于面积广阔的新疆地区,观测站点稀疏且分布不均,导致观测数据难以表达整个流域实际降水信息。随着遥感技术的快速发展,卫星反演降水成为系统了解区域乃至全球降水情况及其变化的重
中高层大气是地球气候系统的重要组成部分。中高层大气中的物质、能量分布特征及其交换过程与气候变化的关系非常密切。中高层大气物质、能量特征的研究对于深入认识地球气候系统、应对气候变化科学意义重大。本文从较为直观的角度研究中高层大气的物质能量特征,主要讨论了极区平流层二氧化碳(CO2)时空分布特征(中高层大气的物质),极区温度与冰水含量10天波的振幅与相位特征(物质、能量相互作用),以及中层孔(Meso
雷电灾害是当今十大自然灾害之一,雷电预警与雷暴云定向对国民经济、交通、军事、航空航天等领域具有重要的影响。基于大气电场的雷电预警是防雷减灾的重要手段,为此研究大气电场测量,尤其是三维大气电场测量的雷电预警和雷暴云定向是目前雷电探测领域的研究重点和热点。大气电场是大气电学的基本参数,是雷电预警的基础,目前常用的一维大气电场仪只能测量一个方向的大气电场,通常是垂直电场,不能确定电场矢量,当感应方向和电
气候系统的记忆性特征和响应外强迫影响已成为研究全球气候变化备受瞩目的科学问题。气候系统记忆性特征是系统各影响因子间多尺度相互作用的结果,外强迫表现为外部条件迫使系统调整但不改变系统初始过程的影响。气候系统内部和外部因子间复杂的相互作用为预测气候变化带来了极大的挑战。为深入了解地球气候系统记忆性特征和响应外强迫影响,进而更好构建复杂的耦合气候模型,提高未来预测气候变化的能力,本文在诊断气温和降水长期
云高、云层数以及云厚度等云宏观垂直结构参数影响地气系统能量收支平衡,且与天气系统的演变以及气溶胶和大气边界层相互作用机制密不可分。本论文以超大城市综合气象观测试验获取的高精度、时空同步多源遥感数据为基础,利用北京南郊观象台Ka波段毫米波雷达、激光云高仪、L波段探空、葵花8静止气象卫星、风廓线雷达等连续观测数据,研究并探讨云垂直结构反演方法,并通过设备相互对比验证从而分析了云宏观垂直结构反演的一致性